二鋰離子電池基礎(chǔ)知識

1、Editor: Frank Veken_Baowang1毅力能源有限公司制訂：Editor: Frank Veken_Baowang2l電池分類（10min)l鋰離子電池之電化學(xué)反應(yīng)機理 (5min)l鋰離子電池之應(yīng)用領(lǐng)域（5min)l鋰離子電池之結(jié)構(gòu)(20min)l液態(tài)鋰離子電池之工藝流程(5min)l液態(tài)鋰離子電池之生產(chǎn)設(shè)備(15min)l鋰離子電池之性能指標 (20min)Editor: Frank Veken_Baowang3l一次電池l小型二次電池：鎳鎘、鎳氫、鋰離子l鉛酸電池l動力電池l燃料電池l太陽能電池-地面光伏發(fā)電l其他新型電池Editor: Frank Veken_Baow

2、ang4l鋰離子電池是指Li+ 嵌入化合物為正、負極的二次電池。l正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2 或LiXMnO2 l負極采用鋰-碳層間化合物L(fēng)iXC6。l電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6 、 LiAsF6等有機溶液。l在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池”。 充電池時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)。 放電時則相反。Editor: Frank Veken_Baowang5正極反應(yīng)：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe 負極反應(yīng)：6C + xLi+ + xe- = LixC6 電池總反應(yīng)：LiCo

3、O2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6 放電時發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。Editor: Frank Veken_Baowang6l高能量密度l高工作電壓 l長循環(huán)壽命l電化學(xué)特性穩(wěn)定l荷電保持能力強l無污染l無記憶效應(yīng)Editor: Frank Veken_Baowang7Li-ion BatteryEditor: Frank Veken_Baowang8l正極 活性物質(zhì)（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2) 導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體 （AL） l負極 活性物質(zhì)（石墨、MCMB等) 粘合劑、溶劑、基體 （Cu） l隔膜（PP+PE）l電解液（LiPF6 + DMC

4、EC EMC)l外殼五金件（鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等）Editor: Frank Veken_Baowang9Editor: Frank Veken_Baowang10Editor: Frank Veken_Baowang11Editor: Frank Veken_Baowang12正極基體：鋁箔（約0.020mm厚)正極物質(zhì)：鈷酸鋰+導(dǎo)電劑+PVDF正極集流體：鋁帶（約0.1mm厚）Editor: Frank Veken_Baowang13負極基體：銅箔（約0.015mm厚)負極物質(zhì)：石墨+CMC+SBR負極集流體：鎳帶（約0.07mm厚）Editor: Frank Veken_Ba

5、owang14l材質(zhì)：單層PE（聚乙烯）或者 三層復(fù)合PP（聚丙烯） +PE+PPl厚度：單層一般為0.0160.020mm 三層一般為0.0200.025mmEditor: Frank Veken_Baowang15l性質(zhì)： 無色透明液體，具有較強吸濕性。l應(yīng)用： 主要用于可充電鋰離子電池的電解液，只能在干燥環(huán)境下使用操作（如環(huán)境水分小于20ppm的手套箱內(nèi)）。l規(guī)格： 溶劑組成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6濃度 1mol/ll質(zhì)量指標： 密度（25）g/cm3 1.230.03 水分（卡爾費休法） 20ppm 游離酸（以HF計） 50ppm 電導(dǎo)率（25） 1

6、0.40.5 mscmEditor: Frank Veken_Baowang16配料卷繞注液檢測包裝拉漿制片化成激光焊裁片Editor: Frank Veken_Baowang17l真空攪拌機l拉漿機（涂布機）l裁切機l輥壓機l卷繞機l激光焊機l真空注液機l化成檢測柜Editor: Frank Veken_Baowang18l常規(guī)性能： 容量 電壓 內(nèi)阻l可靠性性能： 循環(huán)壽命 放電平臺 自放電 貯存性能 高低溫性能l安全性能 過充 短路 針刺 跌落 濕水 低壓 振動Editor: Frank Veken_Baowang19l電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C表示。常用

7、的單位為安培小時，簡稱安時（Ah）或毫安時（mAh）。l電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實際容量。l理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。l實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為 Ah，其值小于理論容量。l額定容量也叫保證容量，是按國家或有關(guān)部門頒布的標準，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。Editor: Frank Veken_Baowang20l 開路電壓

8、電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池的正極的還原電極電勢與負極電極電勢之差。l 工作電壓 工作電壓指電池接通負載后在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。 電池在接通負載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。Editor: Frank Veken_Baowang21l電流通過電池內(nèi)部時受到阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱為電池的內(nèi)阻。l電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。l電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的

9、存在，使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。l歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系，常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。 Editor: Frank Veken_Baowang22l電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進行，直到容量衰減為初始容量的75%，此時循環(huán)次數(shù)即為該電池之循環(huán)壽命l循環(huán)壽命與電池充放電條件有關(guān)l鋰離子電池室溫下1C充放電循環(huán)壽命可達300-500次（行業(yè)標準），最高可達800-1000多次。Editor: Frank Veken_Baowang23l鋰離子電池完全充電后，放電至3.6V時的容量記為C1，放電

10、至3.0V時的容量記為C0，C1/C0稱為該電池之放電平臺l行業(yè)標準1C放電平臺為70%以上，我們現(xiàn)在可以作到75%-85%l放電平臺對手機電池使用效果影響最大，關(guān)系到手機通話的聲音清晰度Editor: Frank Veken_Baowang24l電池完全充電后，放置一個月。然后用1C放電至3.0V，其容量記為C2；電池初始容量記為C0；1-C2/C0即為該電池之月自放電率l行業(yè)標準鋰離子電池月自放電率小于12%，我們可以做到4%-8%l電池自放電與電池的放置性能有關(guān)，其大小和電池內(nèi)阻結(jié)構(gòu)和材料性能有關(guān)Editor: Frank Veken_Baowang25l記憶效應(yīng)是針對鎳鎘電池而言的，由于傳統(tǒng)工藝中負極為燒結(jié)式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng)，使電池的容量變得更低。 l要消除這種效應(yīng)，有兩種方法，一是采用小